本實(shí)用新型涉及一種氣體彈射牽引裝置，特別是針對(duì)導(dǎo)彈發(fā)射試驗(yàn)或碰撞試驗(yàn)的裝置。

背景技術(shù)：

導(dǎo)彈采用外加動(dòng)力方式發(fā)射的方式稱為彈射。為導(dǎo)彈發(fā)射提供外加動(dòng)力的裝置稱為彈射裝置，彈射裝置是導(dǎo)彈成功發(fā)射的關(guān)鍵，針對(duì)彈射裝置，國(guó)內(nèi)外對(duì)其進(jìn)行了大量研究，也發(fā)展了很多彈射裝置，美國(guó)軍方研制的先進(jìn)彈射裝置AMELT成功應(yīng)用于F-102飛機(jī)發(fā)射“獵鷹”導(dǎo)彈，英國(guó)弗雷澤納什公司也研制了類似彈射裝置。美國(guó)EDO公司研制的LAU-142/A氣動(dòng)彈射裝置配備在F-22飛機(jī)發(fā)射“AIM-120AMRAAM”導(dǎo)彈。國(guó)內(nèi)慶安集團(tuán)有限公司及空空導(dǎo)彈研究院等單位也逐步研制了某些型號(hào)導(dǎo)彈彈射系統(tǒng)。而隨著科技水平的發(fā)展，現(xiàn)有的彈射裝置已不能滿足現(xiàn)實(shí)需求，如彈射速度，現(xiàn)有的彈射裝置速度約10m/s，而最新的技術(shù)要求為100m/s，由于導(dǎo)彈型號(hào)眾多，所需的彈射裝置也很多，研制彈射裝置本身也面臨諸多問題，現(xiàn)有的試驗(yàn)研究手段只有實(shí)彈發(fā)射，這種方式具有成本高、試驗(yàn)不確定因素較多、試驗(yàn)可重復(fù)性差、試驗(yàn)精度低等特點(diǎn)，配套型號(hào)研制時(shí)間和質(zhì)量都不能保證，且不能適應(yīng)經(jīng)濟(jì)、可靠、精確的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題在于：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、低危險(xiǎn)、試驗(yàn)精度高的氣體彈射牽引裝置，用于彈體彈射機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)研究。

本實(shí)用新型的氣體彈射牽引裝置包括供氣單元、氣缸單元、牽引單元、緩沖器和歸位機(jī)構(gòu)，所述氣缸單元包括氣缸、活塞和排氣艙，所述供氣單元與所述氣缸的前段連通，用以向氣缸前壁與活塞之間供氣，所述氣缸的中段設(shè)置有排氣艙，位于所述排氣艙中的氣缸壁上設(shè)置有排氣槽，所述氣缸的后端設(shè)置有防撞墊，所述牽引單元包括導(dǎo)向輪，鋼絲繩、導(dǎo)軌和滑車，所述導(dǎo)軌與所述氣缸并排設(shè)置，所述鋼絲繩的一端經(jīng)由密封段與所述活塞的前端連接，所述鋼絲繩經(jīng)過導(dǎo)向輪導(dǎo)向后，其另一端與配置于所述導(dǎo)軌上的滑車相連，所述滑車用以放置試驗(yàn)件，所述導(dǎo)軌的末端下方設(shè)置有緩沖器，所述導(dǎo)軌的前端下方設(shè)置有所述歸位機(jī)構(gòu)。

優(yōu)選在所述平行導(dǎo)軌中段的兩側(cè)分別配置有LD激光器和計(jì)時(shí)器。

優(yōu)選所述活塞的前端設(shè)置有加速度傳感器。

優(yōu)選所述導(dǎo)軌為平行導(dǎo)軌，其間距可選擇70mm～1000mm。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為：

1、本實(shí)用新型采用壓縮空氣作為動(dòng)力源代替現(xiàn)有的用實(shí)彈發(fā)射，降低了試驗(yàn)的成本，且試驗(yàn)無污染，大大降低了試驗(yàn)的危險(xiǎn)性；

2、本實(shí)用新型采用的平行導(dǎo)軌使用間距可在70mm～1000mm范圍內(nèi)靈活選取，現(xiàn)有的實(shí)彈發(fā)射試驗(yàn)一種尺寸對(duì)應(yīng)一種彈相比，大大提高了試驗(yàn)效率；

3、本實(shí)用新型采用的壓縮空氣壓力可以根據(jù)試驗(yàn)件速度需求自由調(diào)節(jié)，與現(xiàn)有實(shí)彈發(fā)射試驗(yàn)相比，試驗(yàn)的精準(zhǔn)度得以提高、試驗(yàn)不確定性也得以降低。

附圖說明

附圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)組成原理圖；

附圖2為本實(shí)用新型的氣缸內(nèi)彈道運(yùn)動(dòng)原理圖；

附圖3為本實(shí)用新型的高速速度測(cè)量原理圖。

具體實(shí)施方式

以下根據(jù)附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明，文中以試驗(yàn)件運(yùn)動(dòng)方向定義前后。

如圖1所示，本實(shí)用新型氣體彈射牽引裝置由進(jìn)氣閥1、氣瓶2、泄氣閥3、壓力表4、安全閥5、切斷閥6、密封段7、轉(zhuǎn)接段8、加速度傳感器9、活塞10、氣缸11、排氣艙12、排氣槽13、排氣閥14、防撞墊15、導(dǎo)向輪16、鋼絲繩17、平行導(dǎo)軌18、液壓緩沖器19、LD激光器20、計(jì)時(shí)器21、滑動(dòng)小車22、試驗(yàn)件23、歸位機(jī)構(gòu)24等組成。氣源通過進(jìn)氣閥1進(jìn)入氣瓶2，氣瓶2上安裝有泄氣閥3、壓力表4及安全閥5，氣瓶1后安裝切斷閥6，切斷閥6后安裝轉(zhuǎn)接段8，轉(zhuǎn)接段8與氣缸11連接，用以向氣缸前壁與活塞之間供氣，氣缸11前端與密封段7連接，氣缸11中段壁面開有排氣槽13，氣缸11后端安裝有防撞墊15，包含排氣槽13的氣缸11中段整體罩于排氣艙12，活塞10前端安裝有加速度傳感器9，活塞10前端與鋼絲繩17一端連接，鋼絲繩17另一端與滑動(dòng)小車22連接，試驗(yàn)件23放置于滑動(dòng)小車22上方，鋼絲繩17中段經(jīng)過滑輪16進(jìn)行轉(zhuǎn)向，滑動(dòng)小車22配置于平行導(dǎo)軌18上，平行導(dǎo)軌可使用間距70mm～1000mm的導(dǎo)軌，通過配套的滑動(dòng)小車22以適應(yīng)試驗(yàn)件的尺寸，歸位機(jī)構(gòu)24位于平行導(dǎo)軌18后端下方，液壓緩沖器19位于平行導(dǎo)軌18前端下方，LD激光器20位于平行導(dǎo)軌18中段的一側(cè)，計(jì)時(shí)器21與LD激光器20對(duì)應(yīng)安裝在平行導(dǎo)軌18的另一側(cè)。氣瓶2先由空壓機(jī)向其充氣，達(dá)到與試驗(yàn)速度需求對(duì)應(yīng)的預(yù)定壓力后停止充氣，打開切斷閥6，壓縮空氣瞬間膨脹并推動(dòng)活塞10牽引鋼絲繩17運(yùn)動(dòng)，與鋼絲繩17另一端連接的滑動(dòng)小車22及試驗(yàn)件23也一起沿平行導(dǎo)軌18運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞10運(yùn)動(dòng)到氣缸11中段排氣槽13處時(shí)壓縮空氣經(jīng)排氣槽13進(jìn)入排氣艙12并排出，活塞10繼續(xù)沿氣缸11運(yùn)動(dòng)并壓縮氣缸11后段氣體進(jìn)行減速，同時(shí)滑動(dòng)小車22與液壓緩沖器19碰撞并減速直至停止，與此同時(shí)，試驗(yàn)件23與滑動(dòng)小車22分離，分離加速度及速度分別由位于活塞10前端的加速度傳感器9與LD激光器20和計(jì)時(shí)器21測(cè)量給出結(jié)果。試驗(yàn)件23分離并獲得需求速度后進(jìn)行碰撞試驗(yàn)，主要進(jìn)行彈體彈射機(jī)構(gòu)的制動(dòng)研究試驗(yàn)。試驗(yàn)完成后啟動(dòng)歸位機(jī)構(gòu)24，歸位機(jī)構(gòu)24將活塞10及滑動(dòng)小車22拉回至起始位置。

本實(shí)用新型采用的壓縮空氣作為動(dòng)力源，本實(shí)用新型根據(jù)試驗(yàn)需求設(shè)計(jì)了氣缸11及活塞10及鋼絲繩17等重要部件，氣缸11內(nèi)徑的大小是影響活塞10運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵因素，在其它條件相同特別是氣源壓力及行程條件相同的條件下，氣缸11口徑越大活塞10運(yùn)動(dòng)所能達(dá)到的速度越大，原因在于氣缸11內(nèi)徑越大，活塞10受力面越大，活塞10運(yùn)動(dòng)加速度就越大，同理，其它條件相同的條件下特別是出口速度要求相同的條件下，大口徑氣缸11對(duì)氣源壓力要求低于小口徑氣缸11，因此，選擇較大的氣缸11口徑有利于提高活塞10運(yùn)動(dòng)速度。

根據(jù)試驗(yàn)性能要求，試驗(yàn)件23質(zhì)量介于10kg～50kg之間，速度最大達(dá)80m/s，加速及減速距離均為2.5m，考慮到試驗(yàn)用氣壓力及試驗(yàn)行程的要求，兼顧調(diào)壓便利性，并結(jié)合國(guó)內(nèi)加工深孔炮管能力及經(jīng)濟(jì)因素，確定氣缸11內(nèi)徑選為400mm，確定氣源選用8MPa中壓氣源。

下面給出活塞運(yùn)動(dòng)到L處時(shí)的速度與其余各物理量的關(guān)系。如圖2所示，氣瓶2容積為V1，活塞10開始運(yùn)動(dòng)前氣瓶2內(nèi)壓力為P1，溫度為T1，當(dāng)活塞10運(yùn)動(dòng)x處時(shí)活塞10左側(cè)氣體壓力為Px，溫度為Tx，容積為Vx?；钊?0質(zhì)量為m，氣缸11總長(zhǎng)為L(zhǎng)，氣缸內(nèi)筒有效截面積為A。

氣體質(zhì)量為m_g，可依據(jù)氣體狀態(tài)方程求得

將氣體膨脹及活塞運(yùn)動(dòng)過程所產(chǎn)生的損耗等效于活塞10質(zhì)量增量，系數(shù)為ε，K取值為1.0～1.1。

按氣體多變過程原理，氣體膨脹過程方程為P1V1^γ＝PxVx^γ

根據(jù)牛頓第二定理可得其中

將帶入上式可得

將上式積分可得：

由此可見，速度和氣瓶2初始?jí)毫?、氣?內(nèi)徑、氣體組成、氣瓶2初始容積、加速行程等有關(guān)，最大的決定因素為氣缸2內(nèi)徑、氣瓶2初始?jí)毫εc加速行程，其次為氣瓶2容積，在彈射裝置確定的情況下，調(diào)節(jié)氣瓶2初始?jí)毫梢詫?shí)現(xiàn)不同速度需求的試驗(yàn)狀態(tài)，與現(xiàn)有實(shí)彈發(fā)射試驗(yàn)的火藥填充相比，試驗(yàn)的精準(zhǔn)度得以提高、試驗(yàn)不確定性也得以降低。

由于試驗(yàn)件23分離速度為彈射機(jī)構(gòu)制動(dòng)研究的關(guān)鍵指標(biāo)，要求速度精確測(cè)量，為此，本實(shí)用新型采用激光式測(cè)速法，當(dāng)試驗(yàn)件23運(yùn)動(dòng)到第一束LD激光器20處阻擋其光線，測(cè)速裝置發(fā)出脈沖，左側(cè)計(jì)時(shí)器21記錄第一時(shí)刻，試驗(yàn)件23運(yùn)動(dòng)到第二束LD激光器20處阻擋其光線，測(cè)速裝置發(fā)出第二次脈沖，右側(cè)計(jì)時(shí)器21記錄第二時(shí)刻，兩束光路之間的間距為定值d，兩時(shí)刻之差Δt為時(shí)間，則可求得分離速度

本裝置通過氣源經(jīng)由進(jìn)氣閥向氣瓶供氣，達(dá)到與試驗(yàn)速度需求對(duì)應(yīng)的預(yù)定壓力后停止充氣，打開切斷閥，壓縮空氣瞬間膨脹并推動(dòng)活塞牽引鋼絲繩運(yùn)動(dòng)，與鋼絲繩另一端連接的滑動(dòng)小車及試驗(yàn)件也一起沿平行導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到氣缸中段排氣槽處時(shí)壓縮空氣經(jīng)排氣槽進(jìn)入排氣艙并排出，活塞繼續(xù)沿氣缸運(yùn)動(dòng)并壓縮氣缸后段氣體進(jìn)行減速，同時(shí)滑動(dòng)小車與液壓緩沖器碰撞并減速直至停止，與此同時(shí)，試驗(yàn)件與滑動(dòng)小車分離，分離加速度及速度分別由位于活塞前端的加速度傳感器與LD激光器和計(jì)時(shí)器測(cè)量給出結(jié)果。試驗(yàn)件分離并獲得需求速度后進(jìn)行碰撞試驗(yàn)，主要進(jìn)行彈體彈射機(jī)構(gòu)的制動(dòng)研究試驗(yàn)。試驗(yàn)完成后啟動(dòng)歸位機(jī)構(gòu)，歸位機(jī)構(gòu)通過液壓驅(qū)動(dòng)絲杠將活塞及滑動(dòng)小車?yán)刂疗鹗嘉恢谩?/p>